ייצור חומרים חיוביים ושליליים

בהכנת חומרי אלקטרודה אנאורגניים לסוללות ליתיום יון, תגובת מצב מוצק בטמפרטורה גבוהה היא הנפוצה ביותר.תגובת שלב מוצק בטמפרטורה גבוהה: מתייחסת לתהליך שהמגיבים כולל חומרים משלב מוצק מגיבים במשך תקופה מסוימת בטמפרטורה מסוימת ומייצרים תגובות כימיות באמצעות דיפוזיה הדדית בין יסודות שונים לייצור התרכובות היציבות ביותר בטמפרטורה מסוימת , כולל תגובה מוצק-מוצק, תגובה מוצק-גז ותגובת מוצק-נוזל.

גם אם נעשה שימוש בשיטת סול-ג'ל, שיטת משקעים משותפת, שיטה הידרותרמית ושיטה סולווותרמית, לרוב נדרשת תגובה של פאזה מוצקה או סינטר פאזה מוצקה בטמפרטורה גבוהה.הסיבה לכך היא שעקרון העבודה של סוללת ליתיום-יון מחייב שחומר האלקטרודה שלה יוכל להכניס ולהסיר את li+ שוב ושוב, ולכן מבנה הסריג שלה חייב להיות בעל יציבות מספקת, מה שמחייב שהגבישיות של החומרים הפעילים תהיה גבוהה ומבנה הגביש יהיה סדיר .קשה להשיג זאת בתנאי טמפרטורה נמוכה, ולכן חומרי האלקטרודה של סוללות ליתיום-יון המשמשות בפועל כיום מתקבלים בעצם באמצעות תגובה במצב מוצק בטמפרטורה גבוהה.

קו הייצור של חומרי הקתודה כולל בעיקר מערכת ערבוב, מערכת סינטר, מערכת ריסוק, מערכת שטיפת מים (רק ניקל גבוה), מערכת אריזה, מערכת שינוע אבקה ומערכת בקרה חכמה.

כאשר נעשה שימוש בתהליך הערבוב הרטוב בייצור חומרי קתודה עבור סוללות ליתיום-יון, לעיתים קרובות נתקלות בבעיות ייבוש.ממיסים שונים המשמשים בתהליך הערבוב הרטוב יובילו לתהליכי ייבוש וציוד שונים.כיום, ישנם בעיקר שני סוגים של ממיסים המשמשים בתהליך הערבוב הרטוב: ממיסים לא מימיים, כלומר ממיסים אורגניים כגון אתנול, אצטון וכו';ממס מים.ציוד הייבוש לערבוב רטוב של חומרים קתודיים של סוללת ליתיום-יון כולל בעיקר: מייבש סיבובי ואקום, מייבש מגרפה ואקום, מייבש ספריי, מייבש רצועות ואקום.

הייצור התעשייתי של חומרי קתודה לסוללות ליתיום-יון מאמץ בדרך כלל תהליך סינתזת סינתזת מצב מוצק בטמפרטורה גבוהה, והליבת והציוד המרכזי שלו הוא כבשן סינטר.חומרי הגלם לייצור חומרי קתודה של ליתיום-יון מעורבים ומייבשים באופן אחיד, לאחר מכן נטענים לכבשן לצורך סינטרה, ולאחר מכן נפרקים מהכבשן לתהליך הריסוק והסיווג.לייצור חומרים קתודיים חשובים מאוד האינדיקטורים הטכניים והכלכליים כגון טמפרטורת בקרת טמפרטורה, אחידות טמפרטורה, בקרת אווירה ואחידות, המשכיות, כושר ייצור, צריכת אנרגיה ודרגת אוטומציה של הכבשן.נכון לעכשיו, ציוד הסינטרה העיקרי המשמש בייצור חומרי קתודה הם כבשן דוחף, כבשן רולר ותנור צנצנת פעמונים.

◼ כבשן רולר הוא כבשן מנהרה בגודל בינוני עם חימום וסינטרינג רציפים.

◼ בהתאם לאווירת הכבשן, כמו כבשן הדחף, גם כבשן הגלילה מחולק לכבשן אוויר וכבשן אווירה.

• כבשן אוויר: משמש בעיקר לחומרי סינטר הדורשים אווירה מחמצנת, כגון חומרי ליתיום מנגנט, חומרי תחמוצת ליתיום קובלט, חומרים טרינריים וכו';
• כבשן אטמוספירה: משמש בעיקר לחומרים טרינריים של NCA, חומרי ליתיום ברזל פוספט (LFP), חומרי אנודה של גרפיט וחומרי סינטר אחרים הזקוקים להגנת גז באווירה (כגון N2 או O2).

◼ כבשן הגלילה מאמץ תהליך חיכוך גלגול, כך שאורך הכבשן לא יושפע מכוח ההנעה.תיאורטית, זה יכול להיות אינסופי.המאפיינים של מבנה חלל הכבשן, עקביות טובה יותר בעת ירי מוצרים, ומבנה חלל הכבשן הגדול תורם יותר לתנועת זרימת האוויר בכבשן ולניקוז ופריקת גומי של מוצרים.זהו הציוד המועדף להחליף את כבשן הדוחף כדי לממש באמת ייצור בקנה מידה גדול.

◼ כיום, תחמוצת קובלט ליתיום, ליטיום מנגנט וחומרי קתודה אחרים של סוללות ליתיום-יון מושחתים בכבשן גלגלת אוויר, בעוד שפוספט ליתיום ברזל מושחת בכבשן גלגלות מוגן בחנקן, ו-NCA מושחת ברולר. כבשן מוגן על ידי חמצן.